ערכו ניסוי מחשבתי עם פסל שמתעורר לחיים. גלי כבידה. יצירת גלי כבידה

הם משמשים בתחומים כמו פילוסופיה ופיזיקה תיאורטית, כאשר אי אפשר לערוך ניסוי פיזיקלי.

הם מספקים חומר טוב למחשבה ומאלצים אותנו לשקול מחדש את מה שאנו רואים כמובן מאליו.

הנה כמה מניסויי המחשבה המפורסמים ביותר.

ניסויים מדעיים

1. קוף וצייד

"הצייד מתבונן בקוף בעץ, מכוון ויורה. ברגע שהכדור עוזב את הנשק, הקוף נופל מהענף אל הקרקע. איך צייד צריך לכוון לפגוע בקוף??

1. מכוון לקוף

2. כוונו מעל ראשו של הקוף

3. כוון מתחת לקוף

התוצאה עלולה להיות בלתי צפויה. כוח הכבידה פועל על הקוף והכדור באותה מהירות, כך שלא משנה כמה מהר הכדור נע (בהתחשב בהתנגדות האוויר וגורמים נוספים), על הצייד לכוון אל הקוף.

את התוצאה ניתן לראות בהדמיית מחשב זו

2. כדור תותח של ניוטון

בניסוי מחשבתי זה, אתה צריך לדמיין תותח הממוקם על הר גבוה מאוד, אשר יורה את הליבה שלו בזווית של 90 מעלות לכדור הארץ.

התרשים מציג מספר מסלולים אפשריים עבור כדור תותח, תלוי כמה מהר הוא ינוע בעת השיגור.

אם הוא נע לאט מדי, הוא בסופו של דבר ייפול לכדור הארץ.

אם הוא מהיר מאוד, הוא יכול להשתחרר מכוח המשיכה של כדור הארץ ולצאת לחלל. אם זה מגיע למהירות ממוצעת, אז ינוע במסלול כדור הארץ.

לניסוי זה היה תפקיד מרכזי בחקר כוח המשיכה, והניח את הבסיס ליצירת לוויינים וטיסות לחלל.

דוגמה לניסוי

3. המסתורין של רעלן הקווקה

"מיליארדר אקסצנטרי מציע לך בקבוקון של חומר רעיל, שאם תשתה אותו, יגרום לך לכאבי תופת למשך יממה, אבל לא יהיה מסכן חיים ולא יהיו לו השלכות ארוכות טווח.

מיליארדר ישלם לך מיליון דולר למחרת בבוקר אם אתה מתכוון לשתות חומר רעיל מחר בחצות בצהריים. עם זאת, אתה לא צריך לשתות את הרעלן כדי לקבל כסף. הכסף כבר יהיה בחשבונך כמה שעות לפני שהגיע הזמן לשתות אותו. אבל... אם תצליח.

כל מה שאתה צריך לעשות הוא לשתות את הרעלן בחצות היום בצהריים מחר. אתה יכול לשנות את דעתך לאחר שתקבל את הכסף ולא לשתות את הרעלן. השאלה היא כזו: האם אפשר להתכוון לשתות חומר רעיל??

לפי הפילוסוף האמריקאי גרגורי קווקה, יהיה קשה מאוד, כמעט בלתי אפשרי, להתכוון לעשות משהו אלא אם כן אנחנו מתכוונים לעשות את זה. אדם רציונלי יודע שהוא לא ישתה את הרעל, ולכן לא יכול להתכוון לשתות אותו.

4. חידת העיוור

את החידה הזו שאל הפילוסוף האירי וויליאם מולינו את ההוגה הבריטי ג'ון לוק.

תארו לעצמכם שאדם שהיה עיוור מלידה, שלמד במגע להבחין בין קובייה לכדור, החזיר לפתע את ראייתו.

האם הוא יצליח באמצעות ראייה, לפני נגיעה בחפצים, קבע מהי קובייה ומהו כדור?

תשובה: לא. למרות שהוא צבר ניסיון בשימוש בחוש המישוש שלו, זה לא ישפיע על הראייה שלו.

התשובה לשאלה זו יכולה לפתור את אחת הבעיות הבסיסיות של המוח האנושי.

לדוגמה, אמפיריציסטים מאמינים שאדם נולד כ"לוח ריק"והופך לסכום כל הניסיון המצטבר. להיפך, הנטיביסטים התנגדו לכך שלנו המוח מכיל רעיונות מההתחלה, אשר לאחר מכן מופעלים על ידי ראייה, קול ומגע.

אם עיוור יחזיר לפתע את ראייתו ויוכל להבחין מיד בין קובייה לכדור, זה אומר שהידע הוא מולד.

לפני מספר שנים, פרופסור Pawan Sinha מ-MIT ערך מחקר על חולים שראייתם שוחזרה. התוצאות אישרו את ההנחה של מולינו.

ניסוי (וידאו)

5. פרדוקס התאומים

איינשטיין ניסח את הבעיה הזו כך:

"דמיין שני תאומים, ג'ו ופרנק. ג'ו הוא אדם ביתי, ופרנק אוהב לטייל.

ליום הולדתך ה-20, אחד מהם הולך על חללית לחלל, נוסע במהירות האור. המסע שלו במהירות הזו לוקח 5 שנים והוא חוזר כשהוא כבר בן 30. כשהוא חוזר הביתה, הוא לומד שחלפו 50 שנה על כדור הארץ. אחיו התאום התבגר מאוד והוא כבר בן 70.

כאן נכנס לתוקף חוק היחסות, לפיו, ככל שאתה נע מהר יותר בחלל, אתה נע לאט יותר בזמן.

6. אלמוות קוונטית והתאבדות קוונטית

בניסוי מחשבתי זה, שהוצע על ידי התיאורטיקן האמריקאי מקס טגמארוק, משתתף מכוון אל עצמו אקדח, המצויד במנגנון המודד את סיבובו של חלקיק קוונטי.

בהתאם למידות, האקדח עשוי לירות או לא. תהליך היפותטי זה נודע בשם התאבדות קוונטית.

אם פירוש העולמות הרב הוא נכון, כלומר קיומם של יקומים מקבילים, אז היקום יתפצל לשניים, באחד מהם יחיה המשתתף, ובשני הוא ימות.

הסתעפות זו תתרחש בכל פעם שנלחץ על ההדק. לא משנה כמה יריות נורו, תמיד תהיה גרסה של המשתתף באחד העולמות שישרוד. כך, הוא ירכוש אלמוות קוונטי.

ניסויים של מדענים

7. אין סוף קופים

ניסוי זה, המכונה " משפט הקופים האינסופי", קובע שאם מספר אינסופי של קופים ילחצו באקראי על המקשים של מספר אינסופי של מכונות כתיבה, בשלב מסוים הם היו יוצרים לחלוטין את יצירותיו של שייקספיר.

הרעיון המרכזי הוא זה מספר אינסופי של כוחות הפועלים וזמן אינסופי ייצרו באקראי הכל וכולם. המשפט הוא אחת הדרכים הטובות ביותר להדגים את טבעו של האינסוף.

בשנת 2011 החליט המתכנת האמריקאי ג'סי אנדרסון לבדוק את המשפט הזה באמצעות קופים וירטואליים. הוא יצר כמה מיליונים קופים וירטואליים” – תוכנות מיוחדות המכניסות רצף אקראי של אותיות. כאשר רצף של אותיות תואם למילה מיצירה שייקספירית, הוא מודגש. כך, כמעט חודש לאחר מכן הוא הצליח לשחזר את שירו ​​של שייקספיר "תלונת מאהב".

8. החתול של שרדינגר

פרדוקס החתול של שרדינגר קשור למכניקת הקוונטים והוצע לראשונה על ידי הפיזיקאי ארווין שרדינגר. הניסוי הוא זה חתול נעול בתוך קופסה יחד עם יסוד רדיואקטיבי ובקבוקון של רעל קטלני. יש סיכוי של 50/50 שאלמנט רדיואקטיבי יתכלה תוך שעה. אם זה יקרה, הפטיש המחובר לדלפק הגיגר ישבור את הבקבוקון, ישחרר את הרעל ויהרוג את החתול.

מכיוון שיש סיכוי שווה שזה יקרה או לא יקרה, החתול יכול להיות גם חי וגם מת לפני פתיחת הקופסה.

הנקודה היא שמכיוון שאף אחד לא צופה במתרחש, חתול יכול להתקיים במדינות שונות. זה דומה לחידה המפורסמת שמתנהלת כך: "אם עץ נופל ביער ואף אחד לא שומע אותו, האם הוא משמיע קול?"

החתול של שרדינגר מראה את הטבע יוצא הדופן של מכניקת הקוונטים, לפיה חלקיקים מסוימים כל כך קטנים שאנחנו לא יכולים למדוד אותם מבלי לשנות אותם. לפני שאנו מודדים אותם, הם קיימים בסופרפוזיציה - כלומר בכל מצב בו זמנית.

ניסוי מדעי:

9. מוח בבקבוק

ניסוי מחשבתי זה מחלחל לתחומים רבים, החל ממדע קוגניטיבי לפילוסופיה ועד לתרבות פופולרית.

המהות של הניסוי היא שבוודאי מדען הוציא את המוח שלך מגופך והניח אותו בבקבוק עם תמיסת תזונה. אלקטרודות הוצמדו למוח וחוברו למחשב שיוצר תמונות ותחושות.

מכיוון שכל המידע על העולם עובר דרך המוח, המחשב הזה יכול לדמות את החוויה שלך.

שאלה: אם זה היה אפשרי, איך אתה באמת יכול להוכיח שהעולם סביבך אמיתי, ואיננה הדמיית מחשב?

כל זה דומה לעלילה של הסרט "המטריקס", שהושפע במיוחד מניסוי "המוח בבקבוק".

בעיקרו של דבר, הניסוי הזה גורם לך לחשוב מה זה אומר להיות אנושי. לפיכך, הפילוסוף המפורסם רנה דקארט תהה האם באמת ניתן להוכיח שכל התחושות שייכות לעצמנו, ואינן אשליה הנגרמת על ידי "שד מרושע". הוא שיקף זאת בהצהרה המפורסמת שלו "Cogito ergo sum" ("אני חושב, ולכן אני קיים"). עם זאת, במקרה זה, המוח המחובר לאלקטרודות יכול גם לחשוב.

10. חדר סיני

החדר הסיני הוא עוד ניסוי מחשבתי מפורסם שהוצע בשנות ה-80 על ידי הפילוסוף האמריקאי ג'ון סירל.

תארו לעצמכם שאדם דובר אנגלית היה נעול בחדר עם חריץ קטן לאותיות. לאדם יש סלים עם תווים סיניים וספר לימוד עם הוראות באנגלית, שיעזור בתרגום מסינית. מבעד לסדק בדלת הם מוסרים לו פיסות נייר עם סט של תווים סיניים. גבר יכול להשתמש בספר לימוד כדי לתרגם ביטויים ולשלוח תגובה בסינית.

למרות שהוא עצמו לא מדבר מילה בסינית, הוא יכול לשכנע את מי שבחוץ שהוא מדבר סינית שוטפת.

ניסוי זה הוצע כדי לערער על ההנחה שמחשבים או סוגים אחרים של בינה מלאכותית יכולים לחשוב ולהבין. מחשבים לא מבינים את המידע שניתן להם, אבל אולי יש להם תוכנה שנותנת מראה של אינטליגנציה אנושית.

מדענים מתמודדים לעתים קרובות עם מצב שבו קשה מאוד או אפילו פשוט בלתי אפשרי לבדוק תיאוריה מסוימת בניסוי. למשל, כשמדובר בתנועה במהירויות כמעט אור או פיזיקה בקרבת חורים שחורים. ואז ניסויים מחשבתיים באים להצלה. אנו מזמינים אתכם להשתתף בחלקם.

ניסויי מחשבה הם רצפים של מסקנות לוגיות, שמטרתם להדגיש תכונה מסוימת של תיאוריה, לנסח דוגמה נגדית סבירה או להוכיח עובדה כלשהי. באופן כללי, כל הוכחה בצורה כזו או אחרת היא ניסוי מחשבתי. היופי העיקרי של תרגילים מנטליים הוא שהם אינם דורשים שום ציוד ולעתים קרובות אין ידע מיוחד (כמו, למשל, בעת עיבוד תוצאות ניסויי LHC). אז תרגישי בנוח, אנחנו מתחילים.

החתול של שרדינגר

אולי ניסוי המחשבה המפורסם ביותר הוא ניסוי החתול (או ליתר דיוק, חתול), שהוצע על ידי ארווין שרדינגר לפני יותר מ-80 שנה. נתחיל בהקשר של הניסוי. באותו רגע, מכניקת הקוונטים רק התחילה את צעדת הניצחון שלה, והחוקים יוצאי הדופן שלה נראו לא טבעיים. אחד מהחוקים הללו הוא שחלקיקים קוונטיים יכולים להתקיים בסופרפוזיציה של שני מצבים: למשל, בו זמנית "מסתובבים" עם כיוון השעון ונגד כיוון השעון.

לְנַסוֹת.דמיינו קופסה אטומה (גדולה מספיק) המכילה חתול, כמות מספקת של אוויר, מונה גייגר ואיזוטופ רדיואקטיבי עם זמן מחצית חיים ידוע. ברגע שמונה הגיגר מזהה ריקבון של אטום, מנגנון מיוחד שובר את האמפולה בגז רעיל והחתול מת. לאחר זמן מחצית החיים, האיזוטופ דעך בהסתברות של 50 אחוז ונשאר שלם באותה הסתברות בדיוק. זה אומר שהחתול חי או מת - כאילו נמצא בסופרפוזיציה של מדינות.

פרשנות.שרדינגר רצה להראות את חוסר הטבעיות של סופרפוזיציה, לקחת אותה לנקודה של אבסורד - מערכת כה גדולה כמו חתול שלם לא יכולה להיות בו זמנית חיה ומתה. ראוי לציין שמנקודת המבט של מכניקת הקוונטים, ברגע שבו מונה הגיגר מופעל על ידי ריקבון גרעיני, מתרחשת מדידה - אינטראקציה עם אובייקט מקרוסקופי קלאסי. כתוצאה מכך, הסופרפוזיציה חייבת להתפרק.

באופן מעניין, פיזיקאים כבר עורכים ניסויים הדומים להחדרת חתול לסופרפוזיציה. אבל במקום חתול, הם משתמשים בחפצים אחרים שהם גדולים בסטנדרטים של עולם המיקרו - למשל, מולקולות.

פרדוקס תאומים

ניסוי מחשבתי זה מצוטט לעתים קרובות כביקורת על תורת היחסות הפרטית של איינשטיין. היא מבוססת על העובדה שכאשר נעים במהירויות כמעט אור, זרימת הזמן במסגרת הייחוס הקשורה לאובייקט הנע מואטת.

לְנַסוֹת.תארו לעצמכם עתיד רחוק שבו יש רקטות שיכולות לנוע קרוב למהירות האור. יש שני אחים תאומים על פני כדור הארץ, אחד מהם הוא נוסע, והשני הוא גוף ביתי. נניח שמטייל אח עלה על אחת מהרקטות הללו ונסע עליה, ולאחר מכן חזר. מבחינתו, באותו רגע, כשהוא טס במהירות קרובה לאור ביחס לכדור הארץ, הזמן זרם לאט יותר מאשר לאחיו השוהה בבית. המשמעות היא שכאשר יחזור לכדור הארץ, הוא יהיה צעיר מאחיו. מצד שני, אחיו עצמו נע במהירות קרובה לאור ביחס לרקטה - מה שאומר שהמיקום של שני האחים שווה במובן מסוים וכשהם נפגשים הם צריכים להיות שוב באותו גיל.

פרשנות.במציאות, האח למטייל והאח שנשאר בבית אינם שווים, כך שהנוסע יהיה צעיר יותר, כפי שהניסוי המחשבתי מציע. מעניין לציין שהשפעה זו נצפית גם בניסויים אמיתיים: חלקיקים קצרי מועד הנעים במהירות האור כמעט "חיים" זמן רב יותר עקב התרחבות הזמן במסגרת ההתייחסות שלהם. אם ננסה להרחיב את התוצאה הזו לפוטונים, מתברר שהם בעצם חיים בזמן עצור.

מעלית איינשטיין

ישנם כמה מושגים של מסה בפיזיקה. למשל, יש מסה כבידה - זהו מדד לאופן שבו גוף נכנס לאינטראקציה כבידתית. היא זו שדוחפת אותנו לתוך הספה, הכורסה, מושב הרכבת התחתית או הרצפה. יש מסה אינרציאלית - היא קובעת איך אנחנו מתנהגים במערכת קואורדינטות מואצת (היא מאלצת אותנו להישען אחורה ברכבת תחתית שיוצאת מהתחנה). כפי שאתה יכול לראות, השוויון של ההמונים הללו אינו אמירה מובנת מאליה.

תורת היחסות הכללית מבוססת על עקרון השקילות - אי-ההבחנה בין כוחות כבידה לכוחות פסאודו של אינרציה. אחת הדרכים להדגים זאת היא הניסוי הבא.

לְנַסוֹת.תארו לעצמכם שאתם נמצאים בקרון מעלית אטום לרעש, אטום הרמטית עם הרבה חמצן וכל מה שאתם צריכים. אבל באותו זמן אתה יכול להיות בכל מקום ביקום. המצב מסובך על ידי העובדה שתא הנוסעים יכול לנוע ולפתח האצה מתמדת. אתה מרגיש את עצמך נמשך מעט לכיוון רצפת התא. האם אתה יכול להבחין אם זה נובע מהעובדה שהתא ממוקם, למשל, על הירח או בגלל שהתא נע בתאוצה של 1/6 מתאוצת הכבידה?

פרשנות.לפי איינשטיין, לא, אתה לא יכול. לכן, עבור תהליכים ותופעות אחרות אין הבדל בין תנועה מואצת אחידה במעלית לבין שדה הכבידה. בהסתייגויות מסוימות, יוצא שניתן להחליף את שדה הכבידה במסגרת ייחוס מאיץ.

כיום אף אחד לא מטיל ספק בקיומם ובחומריותם של גלי כבידה - לפני שנה שיתופי הפעולה של LIGO ו-VIRGO תפסו את האות המיוחל מהתנגשות החורים השחורים. אולם בתחילת המאה ה-20, לאחר הפרסום הראשון של מאמרו של איינשטיין על גלי עיוות מרחב-זמן, התייחסו אליהם בספקנות. בפרט, אפילו איינשטיין עצמו פקפק בשלב מסוים בריאליזם שלהם - הם עלולים להתברר כהפשטה מתמטית נטולת משמעות פיזיקלית. כדי להדגים את היתכנותם, ריצ'רד פיינמן (בעילום שם) הציע את הניסוי המחשבתי הבא.

לְנַסוֹת.מלכתחילה, גל כבידה הוא גל של שינויים במדד המרחב. במילים אחרות, זה משנה את המרחק בין אובייקטים. דמיינו מקל שלאורכו כדורים יכולים לנוע עם מעט מאוד חיכוך. תנו למקל להיות ממוקם בניצב לכיוון התנועה של גל הכבידה. לאחר מכן, כאשר הגל מגיע למקל, המרחק בין הכדורים קודם מתקצר ולאחר מכן גדל, בעוד המקל נשאר ללא תנועה. זה אומר שהם מחליקים ומשחררים חום לחלל.

פרשנות.זה אומר שגל כבידה נושא אנרגיה והוא אמיתי למדי. אפשר להניח שהמקל מתכווץ ומתארך יחד עם הכדורים, ומפצה על תנועה יחסית, אבל, כמו פיינמן עצמו, הוא מוגבל על ידי כוחות אלקטרוסטטיים הפועלים בין האטומים.

השד של לפלס

צמד הניסויים הבא הוא "דמוני". נתחיל ב-Laplace Demon הפחות מוכר, אך לא פחות יפה, שמאפשר (או לא) לגלות את עתידו של היקום.

לְנַסוֹת.תארו לעצמכם שאיפשהו יש מחשב ענק וחזק מאוד. כל כך חזק שהוא יכול, בהתבסס על מצבם של כל חלקיקי היקום, לחשב כיצד המצבים הללו יתפתחו (יתפתחו). במילים אחרות, מחשב זה יכול לחזות את העתיד. כדי לעשות את זה אפילו יותר מעניין, דמיינו שמחשב חוזה את העתיד מהר יותר ממה שהוא מגיע - נניח, תוך דקה הוא יכול לתאר את המצב של כל האטומים ביקום, אותו הם ישיגו שתי דקות מרגע תחילת החישוב.

נניח שהתחלנו את החישוב בשעה 00:00, חיכינו שהוא יסתיים (בשעה 00:01) - כעת יש לנו תחזית לשעה 00:02. נריץ את החישוב השני, שיסתיים בשעה 00:02 ונחזה את העתיד בשעה 00:03. עכשיו שימו לב לעובדה שגם המחשב עצמו הוא חלק מהיקום הבדיוני שלנו. זה אומר שבשעה 00:01 הוא יודע את מצבו בזמן 00:02 - הוא יודע את התוצאה של חישוב מצב היקום בזמן 00:03. ולכן, על ידי חזרה על אותה טכניקה, נוכל להראות שהמכונה יודעת את עתידו של היקום בשעה 00:04 וכן הלאה - עד אינסוף.

פרשנות.ברור שמהירות החישוב המיושמת במכשיר חומרי אינה יכולה להיות אינסופית - לכן אי אפשר לחזות את העתיד באמצעות מחשב. אבל יש כמה נקודות חשובות שכדאי לשים לב אליהן. ראשית, הניסוי אוסר על השד החומרי של לפלס - המורכב מאטומים. שנית, יש לציין שהשד של לפלס אפשרי בתנאים שבהם משך החיים של היקום מוגבל ביסודו.

השד של מקסוול

ולבסוף, השד של מקסוול הוא ניסוי קלאסי מקורס התרמודינמיקה. הוא הוצג על ידי ג'יימס מקסוול כדי להמחיש דרך להפר את החוק השני של התרמודינמיקה (זה שאוסר על יצירת מכונת תנועה מתמדת באחד מניסוחיו).

לְנַסוֹת.דמיינו כלי אטום בגודל בינוני, מחולק בתוכו על ידי מחיצה לשני חלקים. למחיצה יש דלת קטנה או צוהר. לידה יושב יצור מיקרוסקופי אינטליגנטי - השד של מקסוול עצמו.

בואו נמלא את הכלי בגז בטמפרטורה מסוימת - ליתר ביטחון, בחמצן בטמפרטורת החדר. חשוב לזכור שטמפרטורה היא מספר המשקף את המהירות הממוצעת של מולקולות הגז במיכל. לדוגמה, עבור חמצן בניסוי שלנו מהירות זו היא 500 מטר לשנייה. אבל בגז יש מולקולות שנעות מהר יותר ולאט יותר מהסימן הזה.

המשימה של השד היא לנטר את מהירויות החלקיקים המעופפים לכיוון הדלת במחיצה. אם לחלקיק שעף מהחצי השמאלי של הכלי יש מהירות של יותר מ-500 מטר לשנייה, השד יכניס אותו על ידי פתיחת הדלת. אם הוא קטן, החלקיק לא ייפול לחצי הימני. לעומת זאת, אם לחלקיק מהחצי הימני של המיכל יש מהירות של פחות מ-500 מטר לשנייה, השד ייתן לו לעבור לחצי השמאלי.

לאחר המתנה מספיק זמן, נגלה שהמהירות הממוצעת של מולקולות בחצי הימני של הכלי עלתה, ובחצי השמאלי היא ירדה, מה שאומר שגם הטמפרטורה בחצי הימני עלתה. אנחנו יכולים להשתמש בחום העודף הזה, למשל, כדי להפעיל מנוע חום. יחד עם זאת, לא היינו צריכים אנרגיה חיצונית כדי למיין את האטומים - השד של מקסוול עשה את כל העבודה.

פרשנות.התוצאה העיקרית של עבודת השד היא ירידה באנטרופיה הכוללת של המערכת. כלומר, לאחר חלוקת האטומים לחום ולקר, מידת הכאוס במצב הגז בכלי פוחתת. החוק השני של התרמודינמיקה אוסר זאת על מערכות סגורות.

אבל במציאות, הניסוי עם השד של מקסוול מתברר כל כך לא כל כך פרדוקסלי אם נכלול את השד עצמו בתיאור המערכת. הוא משקיע עבודה בפתיחה וסגירה של השסתום, וגם, וזה חשוב, במדידת המהירויות של האטומים. כל זה מפצה על הירידה באנטרופיית הגז. שימו לב שישנם ניסויים ליצירת אנלוגים לשדים של מקסוול.

ראוי לציון במיוחד הוא "הרעשן הבראוניאני" - למרות שהוא עצמו אינו מפריד מולקולות לחמים וקרים, הוא משתמש בתנועה בראונית כאוטית כדי לבצע עבודה. המחגר מורכב מלהבים וגלגל שיניים, שיכולים להסתובב רק בכיוון אחד (הוא מוגבל על ידי מהדק מיוחד). הלהב צריך להסתובב באופן אקראי, והוא יוכל לבצע סיבוב מלא רק אם כיוון הסיבוב המיועד שלו עולה בקנה אחד עם הסיבוב המותר של גלגל השיניים. עם זאת, ריצ'רד פיינמן ניתח את המכשיר בפירוט והסביר מדוע הוא לא עובד - ההשפעה הממוצעת של חלקיקים בתא תאופס לאפס.

ולדימיר קורולב

W. Edward Deming ערך את ניסוי החרוזים האדומים בסמינרים בני 4 ימים שלו. צפו בסרטון הניסוי עם חרוזים אדומים ולבנים בעמוד זה.

הניסוי של דמינג עם חרוזים אדומים. איך לבצע ניסוי עם חרוזים אדומים ולבנים בעצמך? מה דרוש כדי לבצע את הניסוי עם חרוזים אדומים שערך E. Deming?

אימון עם הניסוי של W.E. Deming "Red Beads".

"מנהלים עסוקים בדברים זולים,

הם מתעלמים מההפסדים העצומים".

א.דמינג

ניסוי עם חרוזים אדומים

ד"ר. ניסוי החרוזים האדומים של דמינג

דמינג החל את ניסוי החרוזים האדומים בהרצאותיו הראשונות ליפנים ב-1950 כדי להדגים את ההבדל בין סיבות כלליות ומיוחדות לשונות. במשך שנים רבות, דמינג השתמש באותו ציוד כדי להתנסות בחרוזים אדומים. התקנים בסיסיים אלו הם: קופסת חרוזים לבנים ואדומים ביחס של 4:1 בקירוב וחתיכה מלבנית של פלסטיק, עץ, מתכת וכו', הנקראת בדרך כלל מרית, בה עשויים 50 שקעים אנכיים. מבחר של 50 חרוזים מושגת על ידי טבילת מרית בקופסה.

מקור תיאור הניסוי: Neave Henry R. "Dr. Deming's Space: Principles for Building a Sustainable Business" Trans. מאנגלית - M.: Alpina Business Books, 2005, עמ' 110-115.

איורים צבעוניים ווידאו - S. Grigoriev.

הצורה הבסיסית של ניסוי החרוזים האדומים, כפי שהוכחה בסדנאות בנות ארבעת הימים, נותרה ללא שינוי יחסית במשך מספר שנים.

המאסטר מזמין מתנדבים מהקהל:

• שישה עובדים מעוניינים (הם אינם דורשים כישורים מיוחדים: הם יוכשרו ויצטרכו לעמוד בכל הדרישות ללא שאלות או תלונות);
• שני פקחים זוטרים (הם צריכים רק להיות מסוגלים לספור עד עשרים);
• מפקח ראשי (חייב להיות מסוגל להשוות בין שני מספרים כדי לראות אם הם שווים או לא ולהיות מסוגל לדבר בקול רם וברור);
• רשם (חייב להיות מסוגל לכתוב בצורה מדויקת ולבצע פעולות אריתמטיות פשוטות).

יום העבודה של כל עובד הוא תהליך נטילת דגימה (50 חרוזים) מקופסה באמצעות מרית. חרוזים לבנים הם מוצר טוב שמקובל על הצרכנים. חרוזים אדומים הם מוצר לא מקובל. בהתאם לדרישות המאסטר או לרצונות ההנהלה הבכירה, המשימה היא למנוע כניסת יותר מאחד עד שלושה חרוזים אדומים. העובדים עוברים הכשרה על ידי מאסטר (דמינג), שנותן הנחיות מדויקות כיצד יש לבצע את העבודה: כיצד לערבב את החרוזים, מה צריכים להיות הכיוונים, המרחקים, הזוויות ורמת הערבול בעת השימוש במרית. כדי למזער שינויים, ההליך צריך להיות סטנדרטי ומוסדר.

על העובדים לעקוב אחר כל ההוראות בקפידה רבה, מכיוון שתוצאות עבודתם קובעות אם הם יישארו בעבודה.

"זכור, כל יום שאתה עובד יכול להיות האחרון שלך, תלוי איך אתה עובד. אני מקווה שאתה נהנה מהעבודה שלך!"

תהליך הבקרה כרוך בכוח אדם רב, אך הוא יעיל מאוד. כל עובד מביא את יום עבודתו למפקח המשנה הראשון, שסופר ורושם בשקט את מספר החרוזים האדומים, ואחר כך הולך למשנה השני, שעושה אותו דבר. המפקח הראשי, גם הוא שותק, משווה בין שני החשבונות. אם הם שונים, זה אומר שהתגנבה שגיאה! מה שמדאיג עוד יותר הוא העובדה שגם אם שני החשבונות מסכימים, ייתכן שהם עדיין טועים. אולם, הנוהל הוא כזה שבמקרה של טעות, על הפקחים, עדיין ללא תלות זה בזה, לחשב מחדש את התוצאה. כאשר התוצאה תואמת, המפקח הראשי מכריז על התוצאה והרשם מקליט אותה בשקופית המוקרנת על המסך למעלה. העובד מחזיר את החרוזים שלו לקופסה - יום העבודה שלו הסתיים.

העבודה נמשכת ארבעה ימים. יש 24 תוצאות בסך הכל. המאסטר מעיר עליהם כל הזמן. הוא משבח את אל על שהפחית את מספר החרוזים האדומים לארבעה, והקהל מוחא לו כפיים. הוא דופק את אודרי על כך שקיבלה שישה עשר אדומים, והקהל צוחק בעצבנות. איך לאודרי יכולה להיות פי ארבעה חרוזים פגומים אלא אם כן היא רשלנית ועצלה? אף אחד מהעובדים האחרים גם לא יכול להישאר רגוע, כי אם אל היה יכול לעשות ארבע, אז כל אחד יכול לעשות את זה. אל הוא "עובד היום" מובהק ויקבל בונוס. אבל למחרת, תשעה חרוזים אדומים נמצאים על אל כי הוא נרגע יותר מדי. אודרי מביאה עשר: היא התחילה רע, אבל עכשיו מתחילה להשתפר, במיוחד אחרי שיחה רצינית עם המאסטר בסוף היום הראשון.

"עצור! עצור את הקו! בן בדיוק עשה שבעה עשר אדומים! בוא נעשה פגישה וננסה להבין מה גורם לביצועים הגרועים. ביצועים מסוג זה עלולים להוביל לסגירת העסק".

בסוף היום השני מנהל מנהל העבודה שיחה רצינית עם העובדים. ככל שאנשים נעשים נוחים ומנוסים יותר, התוצאות שלהם אמורות להשתפר.

במקום זאת, בעקבות 54 החרוזים האדומים שהתקבלו ביום הראשון, התקבלו ביום השני עצום של 65. האם העובדים לא מבינים את המשימה שלהם? המטרה היא להשיג חרוזים לבנים, לא אדומים. העתיד נראה די קודר. אף אחד לא הגיע למטרה. הם צריכים לנסות להשתפר.

עובדים מדוכאים חוזרים לעבודה. ופתאום מופיעות שתי הצצות: אודרי, שממשיכה לשפר את תוצאותיה, מגיעה לשבעה חרוזים אדומים; בן גם הוא בדרך הנכונה, חוזר על ההצלחה של יום העבודה הראשון שלו - תשעה אדומים! עם זאת, כל האחרים מתפקדים גרוע יותר. מספר החרוזים האדומים הכולל עולה שוב ומגיע ל-67. היום מסתיים ללא הצלחה, כמו הקודמים. מנהל העבודה אומר לעובדים שאם לא יחול שיפורים משמעותיים, המפעל יצטרך לסגור.

היום הרביעי מתחיל. הוקל לנו לגלות שהמצב השתפר הודות לאודרי, שמייצרת כעת רק שישה חרוזים אדומים*. אבל בסך הכל היום מסתיים עם 58 אדומים, עדיין יותר גרוע מהיום הראשון.

להלן כל התוצאות שהתקבלו עד כה:

בשלב זה מחליט מנהל העבודה לקרוא להישג הגדול הידוע של ההנהלה לעזרה - להציל את המפעל, ולהשאיר רק את העובדים הטובים ביותר. הוא מפטר את בן, קרול וג'ון, שלושה עובדים שהכינו 40 חרוזים אדומים או יותר בארבעה ימים, ושומר על אודרי, אל ואד, משלם להם בונוס ומאלץ אותם לעבוד במשמרות כפולות.

לא פלא שזה לא עובד.

על ידי התבוננות בניסוי החרוזים האדומים, אנו משיגים יתרון נדיר: אנו מבינים היטב את המערכת ויכולים להיות בטוחים שהיא ניתנת לשליטה. ברגע שאנו מבינים זאת, מתברר לנו עד כמה חסר טעם עבור המאסטר (או כל אחד אחר) לעשות משהו כדי להשפיע על תוצאות כביכול תלויות בעובדים, אך למעשה נקבעות לחלוטין על ידי המערכת הקיימת. כל הפעולות הללו היו תגובות לווריאציות אקראיות גרידא.

עם זאת, נניח שחסרה לנו הבנה של המערכת. מה עלינו לעשות אז? לאחר מכן נצטרך לשרטט את הנתונים על תרשים בקרה ולתת לו לספר לנו על התנהגות התהליך.

קו האמצע במפה מתאים לקריאה הממוצעת, כלומר. 244/24 = 10.2, אז חישוב 1σ (סיגמה) נותן:

לפיכך, עבור המיקום של גבולות השליטה העליון והתחתון יש לנו:

10.2 + (3 x 2.8) = 18.6 אינץ' קו מרכז + 3σ

10.2 - (3 x 2.8) = 1.8 אינץ' בהתאמה, הקו האמצעי הוא 3σ

הערה S. Grigoriev: כדי לבנות תרשים בקרה, הסוג שנבחר היה np-map של נתונים חלופיים. כללים לבנייה ונוסחאות לחישוב מגבלות בקרה, ראה תיאור ב-GOST R ISO 7870-1-2011 (ISO 7870-1:2007), GOST R ISO 7880-2-2015 (ISO 7870-2:2013) - שיטות סטטיסטיות . תרשימי בקרה של Shewhart. במידה ונדרשת הבהרה נוספת, אשמח לספקם לפי דרישה.

תרשים הבקרה מוצג באיור למטה.

המפה הזו מאשרת את מה שהנחנו: התהליך נמצא במצב מבוקר סטטיסטית. שינויים נגרמות על ידי המערכת. העובדים חסרי אונים: הם יכולים לתת רק את מה שהמערכת נותנת. המערכת יציבה וצפויה.

אם נעשה את הניסוי מחר, או מחרתיים, או בשבוע הבא, סביר להניח שנקבל מגוון דומה של תוצאות.

אורז. כרטיס בקרת np של הניסוי עם חרוזים אדומים, שנערך ב-2 באפריל, 2011. בסמינר ההדרכה של גריגורייב ס. צפו בסרטון (8 דקות).

אורז. השוואה של מפות ביקורת np של ניסויים עם חרוזים אדומים שנערכו ב-1983. E. Deming ובשנת 2011 ס.גריגורייב. שימו לב שבניסוי של S. Grigoriev, נעשה שימוש בלהב אחר, חרוזים אחרים, אנשים אחרים (עובדים), התהליך עצמו שונה מעט, פרק הזמן היה 28 שנים. אבל הגורם המערכתי העיקרי - היחס בין חרוזים אדומים ללבנים - נשאר זהה. ניתן להאריך את גבולות הבקרה מהניסוי של דמינג 30 שנה לעתיד והם יבאו את התנהגות התהליך בדיוק סביר. מה זה אומר לך?

משתתפי הסמינר רואים את ההנאה הנובעת מתוצאות טובות ואת הצער מתוצאות רעות, ללא תלות בקללות ובביקורת של המאסטר. הם רואים מגמה (כמו הנטייה של אודרי לשפר משמעותית את התוצאות שלה), הם רואים תוצאות אחידות יחסית (כמו של ג'ון), והם רואים תוצאות משתנות (כמו של בן). הם רואים ושומעים את תלונותיו וקינותיו של המאסטר כאשר הוראותיו חסרות התועלת וחסרות הפשר אינן ממלאות עד תום. הם רואים את העובדים מושווים זה לזה, כשבמציאות אין לעובדים השפעה על הפקת תוצאות: התוצאות נקבעות לחלוטין על ידי המערכת שבתוכה הם עובדים. ומשתתפי הסמינר רואים גם כיצד עובדים מאבדים את מקום עבודתם ללא כל תקלה מצידם, בעוד שאחרים מקבלים בונוסים ללא כל זכות מיוחדת (אלא שהמערכת מתייחסת אליהם בצורה נאמנה יותר).

דמינג מציין כמה מאפיינים ברורים של הניסוי ועוד כמה אחרים שפחות ברורים. לפיכך, הערכים הממוצעים המצטברים בסוף כל אחד מארבעת הימים הם בהתאמה:

דמינג שואל את הקהל על איזה ערך יקבע הממוצע אם הניסוי יימשך. מכיוון שהיחס בין חרוזים לבנים לאדומים הוא 4:1, ברור למי שמכיר את חוקי המתמטיקה שהתשובה חייבת להיות 10.0. אבל מסתבר שזה לא המצב. זה יהיה נכון אם הדגימה תתבצע בשיטת המספרים האקראיים. אבל במציאות זה מתבצע על ידי טבילת הלהב בקופסה. זוהי דגימה מכנית, לא אקראית, שעליה חלים חוקים מתמטיים. כראיה נוספת, דמינג מביא תוצאות שהושגו באמצעות ארבעה להבים שונים במשך מספר שנים. עבור לפחות שניים מהם, סטטיסטיקאי מסורתי ידרג את התוצאות כשונות "באופן מובהק סטטיסטית" מ-10.0. איזה סוג דגימה אנו מבצעים בתהליכי ייצור? מכני או אקראי? איפה כל זה משאיר את אלה התלויים רק בתיאוריה סטטיסטית סטנדרטית ליישומים תעשייתיים?

לא כל דבר בניסוי הזה מספק דוגמה למה לא לעשות. יש היבט חיובי חשוב לאופן שבו תהליך הבקרה מאורגן.

במבט ראשון זה סותר את אחד הרעיונות שדמינג דן בהם לפעמים בסמינרים שלו – ובתהליך הבקרה יש חלוקת אחריות. למעשה, התרומות של כל בקר לתוצאה אינן תלויות זו בזו; הסיכון של אחריות משותפת מצטמצם לסיכון של קונצנזוס.

גם בניסוי המשפך וגם בניסוי החרוזים האדומים, עולה שאלה טבעית: מה אפשר לעשות כדי לשפר את הדברים? אנחנו כבר יודעים את התשובה. מכיוון שהמערכת הנבדקת נמצאת במצב של בקרה סטטיסטית, ניתן להשיג שיפורים אמיתיים רק על ידי שינוי בפועל. לא ניתן להשיג אותם על ידי השפעה על התפוקות, כלומר. תוצאות פעולת המערכת: השפעה על התפוקות מתאימה רק בנוכחות סיבות מיוחדות לשונות. להשפיע על התוצאות בדיוק מכוונים כללים 2, 3 ו-4 בניסוי המשפך, וכל הקריאות הרגשיות של המאסטר בניסוי זה מכוונות גם.

השפעה על מערכת כדי לחסל את הסיבות השכיחות לשונות היא בדרך כלל משימה קשה יותר מאשר לפעול להעלמת סיבות מיוחדות. כך, בניסוי המשפך, ניתן להוריד את המשפך עצמו או להשתמש במטלית רכה יותר לכיסוי השולחן על מנת לספוג חלק מתנועת הכדור לאחר נפילתו. בניסוי החרוזים האדומים, איכשהו יש להפחית את חלקם של החרוזים האדומים בקופסה - על ידי הכנסת שיפורים בשלבי הקדם של תהליך הייצור או באספקת חומרי הגלם, או שניהם.

דמינג מתייחס לניסוי החרוזים האדומים כ"פשוט ביותר". זה נכון. עם זאת, כמו במקרה של ניסוי המשפך, הרעיונות המועברים אינם פשוטים כלל וכלל.

ביצוע סמינרי הדרכה, הדגמה של ניסויים שהדגים א' דמינג בסמינרים בני ארבעת הימים שלו, אני עומד בפני פער בין הידע שנרכש במהלך תקופת ההכשרה לבין היישום שלאחר מכן של תורת ניהול המערכות של א' דמינג בפועל על ידי ההנהלה. אני רואה את אחת הסיבות העיקריות לנסיבות האלה כחוסר מוכנות של מנהלים רבים לשינוי רחב של סגנון הניהול, וללא השינוי הזה בלתי אפשרי.

הנרי ניאב מעריך שרבע מיליון אנשים השתתפו בסמינרים המפורסמים של דמינג בני ארבעת הימים בין השנים 1980 ל-1993.

בראיון ל-E. Deming עבור הוושינגטון פוסט, ינואר 1984:

שְׁאֵלָה:

"הצלחת מאוד למשוך אנשים לסמינרים האלה. זה לא מעודד אותך?"

ד"ר א. דמינג:

"אני לא יודע למה זה צריך להיות מעודד. אני רוצה לראות מה הם הולכים לעשות. זה ייקח שנים".

צפו בסרטון המקורי של ניסוי החרוזים האדומים שערך א' דמינג בשנים האחרונות לחייו, סרטון ההרצאה של Lessons Of The Red Beads וראיון עם א' דמינג.

ניסוי חרוז אדום עם דר. וו. אדוארדס דמינג

שיעורי החרוזים האדומים

לקחים מניסוי החרוזים האדומים

עובדות מדהימות

ניסויים או השערות מחשבתיות, הדומות לרוב חידות, משמשים פילוסופים ומדענים כדי להסביר רעיונות מורכבים מאוד.

הם משמשים בתחומים כמו פילוסופיה ופיזיקה תיאורטית, כאשר אי אפשר לערוך ניסוי פיזיקלי.

הם מספקים חומר טוב למחשבה ומאלצים אותנו לשקול מחדש את מה שאנו רואים כמובן מאליו.

הנה כמה מניסויי המחשבה המפורסמים ביותר.

ניסויים מדעיים

1. קוף וצייד

"הצייד מתבונן בקוף שבעץ, מכוון ויורה. ברגע שהכדור עוזב את הנשק, הקוף נופל מהענף אל הקרקע. איך צייד צריך לכוון לפגוע בקוף??

1. מכוון לקוף

2. כוונו מעל ראשו של הקוף

3. כוון מתחת לקוף

התוצאה עלולה להיות בלתי צפויה. כוח הכבידה פועל על הקוף והכדור באותה מהירות, כך שלא משנה כמה מהר הכדור נע (בהתחשב בהתנגדות האוויר וגורמים נוספים), על הצייד לכוון אל הקוף.

2. כדור תותח של ניוטון

בניסוי מחשבתי זה, אתה צריך לדמיין תותח הממוקם על הר גבוה מאוד, אשר יורה את הליבה שלו בזווית של 90 מעלות לכדור הארץ.

התרשים מציג מספר מסלולים אפשריים עבור כדור תותח, תלוי כמה מהר הוא ינוע בעת השיגור.

אם הוא נע לאט מדי, הוא בסופו של דבר ייפול לכדור הארץ.

אם הוא מהיר מאוד, הוא יכול להשתחרר מכוח המשיכה של כדור הארץ ולצאת לחלל. אם זה מגיע למהירות ממוצעת, אז ינוע במסלול כדור הארץ.

לניסוי זה היה תפקיד מרכזי בחקר כוח המשיכה, והניח את הבסיס ליצירת לוויינים וטיסות לחלל.

3. המסתורין של רעלן הקווקה

"מיליארדר אקסצנטרי מציע לך בקבוקון של חומר רעיל, שאם תשתה אותו, יגרום לך לכאבי תופת למשך יממה, אך לא יהיה מסכן חיים או בעל השפעות מתמשכות.

מיליארדר ישלם לך מיליון דולר למחרת בבוקר אם אתה מתכוון לשתות חומר רעיל מחר בחצות בצהריים. עם זאת, אתה לא צריך לשתות את הרעלן כדי לקבל כסף. הכסף כבר יהיה בחשבונך כמה שעות לפני שהגיע הזמן לשתות אותו. אבל... אם תצליח.

כל מה שאתה צריך לעשות הוא לשתות את הרעלן בחצות היום בצהריים מחר. אתה יכול לשנות את דעתך לאחר שתקבל את הכסף ולא לשתות את הרעלן. השאלה היא כזו: האם אפשר להתכוון לשתות חומר רעיל??

לפי הפילוסוף האמריקאי גרגורי קווקה, יהיה קשה מאוד, כמעט בלתי אפשרי, להתכוון לעשות משהו אלא אם כן אנחנו מתכוונים לעשות את זה. אדם רציונלי יודע שהוא לא ישתה את הרעל, ולכן לא יכול להתכוון לשתות אותו.

4. חידת העיוור

את החידה הזו שאל הפילוסוף האירי וויליאם מולינו את ההוגה הבריטי ג'ון לוק.

תארו לעצמכם שאדם שהיה עיוור מלידה, שלמד במגע להבחין בין קובייה לכדור, החזיר לפתע את ראייתו.

האם הוא יצליח באמצעות ראייה, לפני נגיעה בחפצים, קבע מהי קובייה ומהו כדור?

תשובה: לא. למרות שהוא צבר ניסיון בשימוש בחוש המישוש שלו, זה לא ישפיע על הראייה שלו.

התשובה לשאלה זו יכולה לפתור את אחת הבעיות הבסיסיות של המוח האנושי.

לדוגמה, אמפיריציסטים מאמינים שאדם נולד כ"לוח ריק"והופך לסכום כל הניסיון המצטבר. להיפך, הנטיביסטים התנגדו לכך שלנו המוח מכיל רעיונות מההתחלה, אשר לאחר מכן מופעלים על ידי ראייה, קול ומגע.

אם עיוור יחזיר לפתע את ראייתו ויוכל להבחין מיד בין קובייה לכדור, זה אומר שהידע הוא מולד.

לפני מספר שנים, פרופסור Pawan Sinha מ-MIT ערך מחקר על חולים שראייתם שוחזרה. התוצאות אישרו את ההנחה של מולינו.

ניסויים (וידאו)

5. פרדוקס התאומים

איינשטיין ניסח את הבעיה הזו כך:

"דמיין שני תאומים, ג'ו ופרנק. ג'ו הוא אדם ביתי, ופרנק אוהב לטייל.

ליום הולדתך ה-20, אחד מהם הולך על חללית לחלל, נוסע במהירות האור. המסע שלו במהירות הזו לוקח 5 שנים והוא חוזר כשהוא כבר בן 30. כשהוא חוזר הביתה, הוא לומד שחלפו 50 שנה על כדור הארץ. אחיו התאום התבגר מאוד והוא כבר בן 70.

כאן נכנס לתוקף חוק היחסות, לפיו, ככל שאתה נע מהר יותר בחלל, אתה נע לאט יותר בזמן.

6. אלמוות קוונטית והתאבדות קוונטית

בניסוי מחשבתי זה, שהוצע על ידי התיאורטיקן האמריקאי מקס טגמארוק, משתתף מכוון אל עצמו אקדח, המצויד במנגנון המודד את סיבובו של חלקיק קוונטי.

בהתאם למידות, האקדח עשוי לירות או לא. תהליך היפותטי זה נודע בשם התאבדות קוונטית.

אם פירוש העולמות הרב הוא נכון, כלומר קיומם של יקומים מקבילים, אז היקום יתפצל לשניים, באחד מהם יחיה המשתתף, ובשני הוא ימות.

הסתעפות זו תתרחש בכל פעם שנלחץ על ההדק. לא משנה כמה יריות נורו, תמיד תהיה גרסה של המשתתף באחד העולמות שישרוד. כך, הוא ירכוש אלמוות קוונטי.

ניסויים של מדענים

7. אין סוף קופים

ניסוי זה, המכונה " משפט הקופים האינסופי", קובע שאם מספר אינסופי של קופים ילחצו באקראי על המקשים של מספר אינסופי של מכונות כתיבה, בשלב מסוים הם היו יוצרים לחלוטין את יצירותיו של שייקספיר.

הרעיון המרכזי הוא זה מספר אינסופי של כוחות הפועלים וזמן אינסופי ייצרו באקראי הכל וכולם. המשפט הוא אחת הדרכים הטובות ביותר להדגים את טבעו של האינסוף.

בשנת 2011 החליט המתכנת האמריקאי ג'סי אנדרסון לבדוק את המשפט הזה באמצעות קופים וירטואליים. הוא יצר כמה מיליונים" קופים וירטואליים" - תוכנות מיוחדות שנכנסות לרצף אקראי של אותיות. כאשר רצף האותיות תואם למילה מיצירתו של שייקספיר, היא מודגשת. כך, כמעט חודש לאחר מכן הוא הצליח לשחזר את שירו ​​של שייקספיר "תלונת מאהב".

8. החתול של שרדינגר

פרדוקס החתול של שרדינגר קשור למכניקת הקוונטים והוצע לראשונה על ידי הפיזיקאי ארווין שרדינגר. הניסוי הוא זה חתול נעול בתוך קופסה יחד עם יסוד רדיואקטיבי ובקבוקון של רעל קטלני. יש סיכוי של 50/50 שאלמנט רדיואקטיבי יתכלה תוך שעה. אם זה יקרה, הפטיש המחובר לדלפק הגיגר ישבור את הבקבוקון, ישחרר את הרעל ויהרוג את החתול.

מכיוון שיש סיכוי שווה שזה יקרה או לא יקרה, החתול יכול להיות גם חי וגם מת לפני פתיחת הקופסה.

הנקודה היא שמכיוון שאף אחד לא צופה במתרחש, חתול יכול להתקיים במדינות שונות. זה דומה לחידה המפורסמת שמתנהלת כך: "אם עץ נופל ביער ואף אחד לא שומע אותו, האם הוא משמיע קול?"

החתול של שרדינגר מראה את הטבע יוצא הדופן של מכניקת הקוונטים, לפיה חלקיקים מסוימים כל כך קטנים שאנחנו לא יכולים למדוד אותם מבלי לשנות אותם. לפני שאנו מודדים אותם, הם קיימים בסופרפוזיציה - כלומר בכל מצב בו זמנית.

ניסוי מדעי

9. מוח בבקבוק

ניסוי מחשבתי זה מחלחל לתחומים רבים, החל ממדע קוגניטיבי לפילוסופיה ועד לתרבות פופולרית.

המהות של הניסוי היא שבוודאי מדען הוציא את המוח שלך מגופך והניח אותו בבקבוק עם תמיסת תזונה. אלקטרודות הוצמדו למוח וחוברו למחשב שיוצר תמונות ותחושות.

מכיוון שכל המידע על העולם עובר דרך המוח, המחשב הזה יכול לדמות את החוויה שלך.

שאלה: אם זה היה אפשרי, איך אתה באמת יכול להוכיח שהעולם סביבך אמיתי, ואיננה הדמיית מחשב?

כל זה דומה לעלילת הסרט "המטריקס", שהושפע במיוחד מניסוי "מוח בבקבוק".

בעיקרו של דבר, הניסוי הזה גורם לך לחשוב מה זה אומר להיות אנושי. לפיכך, הפילוסוף המפורסם רנה דקארט תהה האם באמת ניתן להוכיח שכל התחושות שייכות לנו ואינן אשליה הנגרמת על ידי "שד מרושע". הוא שיקף זאת בהצהרה המפורסמת שלו "Cogito ergo sum" ("אני חושב, ולכן אני קיים"). עם זאת, במקרה זה, המוח המחובר לאלקטרודות יכול גם לחשוב.

10. חדר סיני

החדר הסיני הוא עוד ניסוי מחשבתי מפורסם שהוצע בשנות ה-80 על ידי הפילוסוף האמריקאי ג'ון סירל.

תארו לעצמכם שאדם דובר אנגלית היה נעול בחדר עם חריץ קטן לאותיות. לאדם יש סלים עם תווים סיניים וספר לימוד עם הוראות באנגלית, שיעזור בתרגום מסינית. מבעד לסדק בדלת הם מוסרים לו פיסות נייר עם סט של תווים סיניים. גבר יכול להשתמש בספר לימוד כדי לתרגם ביטויים ולשלוח תגובה בסינית.

למרות שהוא עצמו לא מדבר מילה בסינית, הוא יכול לשכנע את מי שבחוץ שהוא מדבר סינית שוטפת.

ניסוי זה הוצע כדי לערער על ההנחה שמחשבים או סוגים אחרים של בינה מלאכותית יכולים לחשוב ולהבין. מחשבים לא מבינים את המידע שניתן להם, אבל אולי יש להם תוכנה שנותנת מראה של אינטליגנציה אנושית.

דמינג החל את ניסוי החרוזים האדומים בהרצאותיו הראשונות ליפנים ב-1950 כדי להדגים את ההבדל בין סיבות כלליות ומיוחדות לשונות. במשך שנים רבות, דמינג השתמש באותו ציוד כדי להתנסות בחרוזים אדומים. התקנים בסיסיים אלו הם: קופסת חרוזים לבנים ואדומים ביחס של 4:1 בקירוב וחתיכה מלבנית של פלסטיק, עץ, מתכת וכו', הנקראת בדרך כלל מרית, בה עשויים 50 שקעים אנכיים. מבחר של 50 חרוזים מושגת על ידי טבילת מרית בקופסה. (הערה לסטטיסטיקאים: אני בכוונה לא משתמש במונח "מדגם אקראי", למרות שהחרוזים עשויים להיות מעורבים היטב לפני טבילת המרית לתוכם.)

הצורה הבסיסית של ניסוי החרוזים האדומים שהודגם בסדנאות בנות ארבעת הימים נותרה ללא שינוי יחסית לאורך השנים. מתנדבים מהקהל מוזמנים:

שישה עובדים מעוניינים (הם אינם דורשים כישורים מיוחדים: הם יוכשרו ויצטרכו לעמוד בכל הדרישות ללא שאלות או תלונות);

שני פקחים זוטרים (הם צריכים רק להיות מסוגלים לספור עד עשרים);

מפקח ראשי (חייב להיות מסוגל להשוות בין שני מספרים כדי לראות אם הם שווים או לא ולהיות מסוגל לדבר בקול רם וברור);

רשם (חייב להיות מסוגל לכתוב בצורה מדויקת ולבצע פעולות אריתמטיות פשוטות).

יום העבודה של כל עובד הוא תהליך נטילת דגימה (50 חרוזים) מקופסה באמצעות מרית. חרוזים לבנים הם מוצר טוב שמקובל על הצרכנים. חרוזים אדומים הם לא מוצר

קָבִיל. בהתאם לדרישות המאסטר או לרצונות ההנהלה הבכירה, המשימה היא למנוע כניסת יותר מאחד עד שלושה חרוזים אדומים. העובדים עוברים הכשרה על ידי מאסטר (דמינג), שנותן הנחיות מדויקות כיצד יש לבצע את העבודה: כיצד לערבב את החרוזים, מה צריכים להיות הכיוונים, המרחקים, הזוויות ורמת הערבול בעת השימוש במרית. כדי למזער שינויים, ההליך צריך להיות סטנדרטי ומוסדר.

על העובדים לעקוב אחר כל ההוראות בקפידה רבה, מכיוון שתוצאות עבודתם קובעות אם הם יישארו בעבודה.

"זכור, כל יום שאתה עובד יכול להיות האחרון שלך, תלוי איך אתה עובד. אני מקווה שתהנה מהעבודה שלך!"

תהליך הבקרה כרוך בכוח אדם רב, אך הוא יעיל מאוד. כל עובד מביא את יום עבודתו למפקח המשנה הראשון, שסופר ורושם בשקט את מספר החרוזים האדומים, ואחר כך הולך למשנה השני, שעושה אותו דבר. המפקח הראשי, גם הוא שותק, משווה בין שני החשבונות. אם הם שונים, זה אומר שהתגנבה שגיאה! מה שמדאיג עוד יותר הוא העובדה שגם אם שני החשבונות מסכימים, ייתכן שהם עדיין טועים. אולם, הנוהל הוא כזה שבמקרה של טעות, על הפקחים, עדיין ללא תלות זה בזה, לחשב מחדש את התוצאה. כאשר התוצאה תואמת, המפקח הראשי מכריז על התוצאה והרשם מקליט אותה בשקופית המוקרנת על המסך למעלה.

העובד מחזיר את החרוזים שלו לקופסה - יום העבודה שלו הסתיים.

העבודה נמשכת ארבעה ימים. יש 24 תוצאות בסך הכל. המאסטר מעיר עליהם כל הזמן. הוא משבח את אל על שהפחית את מספר החרוזים האדומים לארבעה, והקהל מוחא לו כפיים. הוא דופק את אודרי על כך שקיבלה שישה עשר אדומים, והקהל צוחק בעצבנות. איך לאודרי יכולה להיות פי ארבעה חרוזים פגומים אלא אם כן היא רשלנית ועצלה? אף אחד מהעובדים האחרים גם לא יכול להישאר רגוע, כי אם אל היה יכול לעשות ארבע, אז כל אחד יכול לעשות את זה. אל הוא "עובד היום" מובהק ויקבל בונוס. אבל למחרת, תשעה חרוזים אדומים נמצאים על אל כי הוא נרגע יותר מדי. אודרי מביאה עשר: היא התחילה רע, אבל עכשיו מתחילה להשתפר, במיוחד אחרי שיחה רצינית עם המאסטר בסוף היום הראשון. תפסיק! עצור את הקו! בן בדיוק עשה שבעה עשר אדומים! בואו נקיים פגישה וננסה להבין מה גורם לביצועים הגרועים. סוג זה של עבודה יכול להוביל לסגירת המיזם. בסוף היום השני המאסטר

ארגון כמערכת

מנהל שיחה רצינית עם עובדים. ככל שאנשים נעשים נוחים ומנוסים יותר, התוצאות שלהם אמורות להשתפר. במקום זאת, בעקבות 54 החרוזים האדומים שהתקבלו ביום הראשון, התקבלו ביום השני עצום של 65. האם העובדים לא מבינים את המשימה שלהם? המטרה היא להשיג חרוזים לבנים, לא אדומים. העתיד נראה די קודר. אף אחד לא הגיע למטרה. הם צריכים לנסות להשתפר.

עובדים מדוכאים חוזרים לעבודה. ופתאום מופיעות שתי הצצות: אודרי, שממשיכה לשפר את תוצאותיה, מגיעה לשבעה חרוזים אדומים; בן גם הוא בדרך הנכונה, חוזר על ההצלחה של יום העבודה הראשון שלו - תשעה אדומים! עם זאת, כל האחרים מתפקדים גרוע יותר. מספר החרוזים האדומים הכולל עולה שוב ומגיע ל-67. היום מסתיים ללא הצלחה, כמו הקודמים. מנהל העבודה אומר לעובדים שאם לא יחול שיפורים משמעותיים, המפעל יצטרך לסגור.

היום הרביעי מתחיל. הוקל לנו לגלות שהמצב השתפר הודות לאודרי, שמייצרת כעת רק שישה חרוזים אדומים*. אבל בסך הכל היום מסתיים עם 58 אדומים, וזה עדיין יותר גרוע מהיום הראשון.

להלן כל התוצאות עד כה: יום 1 יום 2 יום 3 יום 4 אודרי סך הכל 16 10 7 6 39 ג'ון 9 11 12 10 42 אל 4 9 13 11 37 קרול 7 11 14 11 43 בן 9 17 9 193 78 אד 12 7 35 כמות ליום סה"כ 54 65 67 58 244 בשלב זה, מנהל העבודה מחליט לקרוא להישג הגדול הידוע של ההנהלה לעזרה - להציל את המיזם, ולהשאיר רק את העובדים הטובים ביותר. הוא מפטר את בן, קרול וג'ון, שלושה עובדים שהכינו 40 חרוזים אדומים או יותר בארבעה ימים, ושומר על אודרי, אל ואד, משלם להם בונוס ומאלץ אותם לעבוד במשמרות כפולות.

לא פלא שזה לא עובד.

*הערה לסטטיסטיקאים מסורתיים: לפי השערת האפס הסטנדרטית, ובהתחשב בכך שאודרי קיבלה ארבעה ציונים שונים, יש סיכוי של 1/4 שהציונים האלה השתפרו מיום ליום! = 1/24 = 0.024. זוהי תוצאה משמעותית ביותר מרמת המובהקות של 5%! - משוער. אוטומטי

פרק 6. ניסוי עם חרוזים אדומים

על ידי התבוננות בניסוי החרוזים האדומים, אנו משיגים יתרון נדיר: אנו מבינים היטב את המערכת ויכולים להיות בטוחים שהיא ניתנת לשליטה. ברגע שאנו מבינים זאת, מתברר לנו עד כמה חסר טעם עבור המאסטר (או כל אחד אחר) לעשות משהו כדי להשפיע על תוצאות כביכול תלויות בעובדים, אך למעשה נקבעות לחלוטין על ידי המערכת הקיימת. כל הפעולות הללו היו תגובות לווריאציות אקראיות גרידא.

עם זאת, נניח שחסרה לנו הבנה של המערכת. מה עלינו לעשות אז? לאחר מכן נצטרך לשרטט את הנתונים על תרשים בקרה ולתת לו לספר לנו על התנהגות התהליך. קו האמצע במפה מתאים לקריאה הממוצעת, כלומר. 244/24 = 10.2, כך שהחישוב נותן:

לפיכך, עבור המיקום של גבולות השליטה העליון והתחתון יש לנו:

10.2 + (3 x 2.8) = 18.6 ו-10.2 - (3 x 2.8) = 1.8

בהתאם (לחישובים דומים ראו: "מחוץ למשבר", עמ' 304). תרשים הבקרה מוצג באיור 17.

המפה הזו מאשרת את מה שהנחנו: התהליך נמצא במצב מבוקר סטטיסטית. שינויים נגרמות על ידי המערכת. העובדים חסרי אונים: הם יכולים לתת רק את מה שהמערכת נותנת. המערכת יציבה וצפויה. אם נעשה את הניסוי מחר, או מחרתיים, או בשבוע הבא, סביר להניח שנקבל מגוון דומה של תוצאות.

מֶרכָּזִי

אורז. 17. תרשים בקרת נתונים של ניסוי חרוז אדום

ארגון כמערכת

משתתפי הסמינר המחויבים לספוג באופן פעיל את ההשלכות של ניסוי החרוזים האדומים יכולים לבצע תצפיות מעניינות רבות עוד לפני שדמינג מתחיל לסכם את התוצאות. הם רואים את ההנאה שמקורה בתוצאות טובות ואת האבל מתוצאות רעות, ללא תלות בקללות ובביקורת של המאסטר. הם רואים מגמה (כמו הנטייה של אודרי לשפר משמעותית את התוצאות שלה), הם רואים תוצאות אחידות יחסית (כמו של ג'ון), והם רואים תוצאות משתנות (כמו של בן). הם רואים ושומעים את תלונותיו וקינותיו של המאסטר כאשר הוראותיו חסרות התועלת וחסרות הפשר אינן ממלאות עד תום. הם רואים את העובדים מושווים זה לזה, כשבמציאות אין לעובדים השפעה על הפקת תוצאות: התוצאות נקבעות לחלוטין על ידי המערכת שבתוכה הם עובדים. ומשתתפי הסמינר רואים גם כיצד עובדים מאבדים את מקום עבודתם ללא כל תקלה מצידם, בעוד שאחרים מקבלים בונוסים ללא כל זכות מיוחדת (אלא שהמערכת מתייחסת אליהם בצורה נאמנה יותר).

דמינג מציין כמה מאפיינים ברורים של הניסוי ועוד כמה אחרים שפחות ברורים. לפיכך, הערכים הממוצעים המצטברים בסוף כל אחד מארבעת הימים הם בהתאמה:

דמינג שואל את הקהל על איזה ערך יקבע הממוצע אם הניסוי יימשך. מכיוון שהיחס בין חרוזים לבנים לאדומים הוא 4:1, ברור למי שמכיר את חוקי המתמטיקה שהתשובה חייבת להיות 10.0. אבל מסתבר שזה לא המצב. זה יהיה נכון אם הדגימה תתבצע בשיטת המספרים האקראיים. אבל במציאות זה מתבצע על ידי טבילת הלהב בקופסה. זוהי דגימה מכנית, לא אקראית, שעליה חלים חוקים מתמטיים. כראיה נוספת, דמינג מביא תוצאות שהושגו באמצעות ארבעה להבים שונים במשך מספר שנים. עבור לפחות שניים מהם, סטטיסטיקאי מסורתי ידרג את התוצאות כשונות "באופן מובהק סטטיסטית" מ-10.0. איזה סוג דגימה אנו מבצעים בתהליכי ייצור? מכני או אקראי? איפה כל זה משאיר את אלה התלויים רק בתיאוריה סטטיסטית סטנדרטית ליישומים תעשייתיים?

לא כל דבר בניסוי הזה מספק דוגמה למה לא לעשות. יש היבט חיובי חשוב לאופן שבו תהליך הבקרה מאורגן. במבט ראשון, זה סותר את אחד הרעיונות שדמינג לפעמים

פרק 6. ניסוי עם חרוזים אדומים

שוקל בסמינרים שלה - ובתהליך הבקרה יש חלוקת אחריות. למעשה, התרומות של כל בקר לתוצאה אינן תלויות זו בזו; הסיכון של אחריות משותפת מצטמצם לסיכון של קונצנזוס. נושא זה נדון ביתר פירוט בפרק 21 (ראה גם כלל 4 בניסויי המשפך והמטרה).

גם בניסוי המשפך (ראה פרק 5) וגם בניסוי החרוזים האדומים, עולה שאלה טבעית: מה ניתן לעשות כדי לשפר דברים? אנחנו כבר יודעים את התשובה. מכיוון שהמערכת הנבדקת נמצאת במצב של בקרה סטטיסטית, ניתן להשיג שיפורים אמיתיים רק על ידי שינוי בפועל. לא ניתן להשיג אותם על ידי השפעה על התפוקות, כלומר. תוצאות פעולת המערכת: השפעה על התפוקות מתאימה רק בנוכחות סיבות מיוחדות לשונות. להשפיע על התוצאות בדיוק מכוונים כללים 2, 3 ו-4 בניסוי המשפך, וכל הקריאות הרגשיות של המאסטר בניסוי זה מכוונות גם.

השפעה על מערכת כדי לחסל את הסיבות השכיחות לשונות היא בדרך כלל משימה קשה יותר מאשר לפעול להעלמת סיבות מיוחדות. כך, בניסוי המשפך, ניתן להוריד את המשפך עצמו או להשתמש במטלית רכה יותר לכיסוי השולחן על מנת לספוג חלק מתנועת הכדור לאחר נפילתו. בניסוי החרוזים האדומים, איכשהו יש להפחית את חלקם של החרוזים האדומים בקופסה - על ידי הכנסת שיפורים בשלבי הקדם של תהליך הייצור או באספקת חומרי הגלם, או שניהם.

דמינג מתייחס לניסוי החרוזים האדומים כ"פשוט ביותר". זה נכון. עם זאת, כמו במקרה של ניסוי המשפך, הרעיונות המועברים אינם פשוטים כלל וכלל.